JP3674066B2

JP3674066B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3674066B2
Application number: JP28631694A
Authority: JP
Inventors: 覚佐々木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1994-11-21
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: JPH08144826A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼル機関等に使用されるコモンレール（蓄圧配管）を有し、高圧燃料を各気筒に供給する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃料噴射制御装置に関連する先行技術文献としては、特開昭６２−２５８１６０号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、高圧燃料を生成する高圧供給ポンプにてインジェクタの噴射タイミングに同期して燃料を圧送し補充することが噴射量の精度を向上させるのに適していると述べられている。つまり、インジェクタの噴射毎に燃料の補充をその噴射タイミングに非同期で高圧供給ポンプにて燃料を圧送し高圧燃料を生成することも可能であるが、気筒毎の噴射量のバラツキが大きくなって好ましくないのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、気筒数が異なる内燃機関に対応させインジェクタの噴射タイミングに同期して高圧供給ポンプにて燃料を圧送し補充するためには、それぞれ別々の高圧供給ポンプを用いなければならないこととなる。このことは、標準化の妨げとなると共にコストアップの要因ともなるという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明は、かかる不具合を解決するためになされたもので、インジェクタの噴射タイミングと高圧供給ポンプの燃料圧送タイミングとが同期しないような構成においても、気筒毎の噴射量の精度を確保可能な内燃機関の燃料噴射制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、低圧燃料を流入し圧送することで所定の圧力からなる高圧燃料を生成する高圧供給ポンプと、前記高圧供給ポンプから圧送された前記高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、前記コモンレール内の前記高圧燃料の圧力を検出するコモンレール圧力センサと、内燃機関の気筒毎に配設され前記コモンレールからの前記高圧燃料を電気的に噴射供給するインジェクタと、前記高圧供給ポンプからの圧送に同期して、またはそれ以外のときに前記インジェクタから燃料噴射するのに対し、前記コモンレール圧力センサで検出された前記高圧燃料の圧力に基づいて前記各気筒に共通した基本噴射時間に前記気筒毎の補正噴射時間を加えて算出された前記気筒毎の前記インジェクタの噴射時間にて前記インジェクタからの噴射量を制御する制御手段とを具備するものである。
【０００６】
請求項２にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項１の前記気筒毎の補正噴射時間を予め気筒毎に設定したマップにて算出するものである。
【０００７】
【作用】
請求項１においては、コモンレール圧力センサで高圧供給ポンプから圧送され蓄圧されたコモンレール内の高圧燃料の圧力が検出される。高圧供給ポンプからの圧送に同期して、またはそれ以外のときにインジェクタから燃料噴射するのに対し、制御手段でその高圧燃料の圧力に基づき各気筒に共通した基本噴射時間に気筒毎の補正噴射時間を加えて内燃機関の気筒毎に配設されたインジェクタの噴射時間が算出され、その噴射量が制御される。このため、コモンレールから送出される高圧燃料の圧力が内燃機関の気筒毎の噴射タイミングで異なっていてもインジェクタは運転状態に見合った所定の噴射量を噴射供給できる。
【０００８】
請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１における気筒毎の補正噴射時間が予め気筒毎に設定されたマップを用いて算出される。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を示す概略構成図である。
【００１１】
図１において、１０は内燃機関であり、内燃機関１０の各気筒の燃料室に対してそれぞれインジェクタ３が配設されている。このインジェクタ３に配設された噴射制御用電磁弁３ａのＯＮ／ＯＦＦにより内燃機関１０の各気筒への燃料噴射量が制御される。インジェクタ３は各気筒共通の高圧蓄圧配管である所謂コモンレール４に接続されている。このコモンレール４にはコモンレール４内の圧力を検出するコモンレール圧力センサ５が配設されている。そして、コモンレール４は高圧供給ポンプ２と接続されている。この高圧供給ポンプ２内に並列に配設された電磁弁２１ａ，２１ｂには、図示しない燃料タンクから低圧供給ポンプを介して低圧燃料が供給されている。
【００１２】
１はＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）であり、ＥＣＵ１には例えば、内燃機関１０のクランク軸１０ａの回転から燃料噴射タイミングである気筒Ｎo.を検出するクランク角センサ７、アクセルペダル８の踏込量を検出するアクセル開度センサ９からの各検出信号が入力されている。また、ＥＣＵ１にはコモンレール４に配設されたコモンレール圧力センサ５からのコモンレール圧力信号Ｐｃが入力されている。６はバッテリであり、バッテリ６からの電源電圧（＋Ｂ）はＥＣＵ１及び高圧供給ポンプ２の電磁弁２１ａ，２１ｂに印加されている。
【００１３】
ＥＣＵ１にて高圧供給ポンプ２内の電磁弁２１ａ，２１ｂがＯＮ／ＯＦＦ制御され、内燃機関１０にて高圧供給ポンプ２内のカム２２ａ，２２ｂが回転されピストン２３ａ，２３ｂが上昇／下降されることで電磁弁２１ａ，２１ｂを介して流入された低圧燃料が高圧燃料に昇圧変換され高圧供給ポンプ２からコモンレール４に供給される。
【００１４】
次に、本発明の一実施例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置で使用されているＥＣＵ１内のＣＰＵの処理手順を図２及び図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、図２及び図３のフローチャートは、クランク角センサ７からの出力信号に基づく各気筒のインジェクタ３の噴射タイミング毎、即ち、６気筒ディーゼル機関では１２０°ＣＡ（クランクアングル）毎、８気筒ディーゼル機関では９０°ＣＡ毎にＣＰＵにて実行される。
【００１５】
《燃料噴射制御メインルーチン：図２参照》
図２は燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【００１６】
まず、ステップＳ１０１で運転状態に基づく負荷ＡＣＣＰが読込まれ、ステップＳ１０２で機関回転数ＮＥが読込まれる。次にステップＳ１０３に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた負荷ＡＣＣＰ及びステップＳ１０２で読込まれた機関回転数ＮＥから指令噴射量ＱＦＩＮが算出される。次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた負荷ＡＣＣＰ及びステップＳ１０２で読込まれた機関回転数ＮＥから指令噴射タイミングＴＦＩＮが算出される。次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた負荷ＡＣＣＰ及びステップＳ１０２で読込まれた機関回転数ＮＥから指令コモンレール圧力ＰＦＩＮが算出される。そして、ステップＳ１０６に移行し、インジェクタ３に対して後述のインジェクタ制御処理が実行される。
【００１７】
次にステップＳ１０７に移行して、コモンレール圧力制御処理としてコモンレール４に配設されたコモンレール圧力センサ５からのコモンレール圧力信号ＰｃがステップＳ１０５で算出された指令コモンレール圧力ＰＦＩＮとなるように高圧供給ポンプ２内の電磁弁２１ａ，２１ｂに対するＯＮ／ＯＦＦ制御が実行され、本メインルーチンを終了する。なお、ステップＳ１０７のコモンレール圧力制御処理で、コモンレール４内の燃料の圧力を上昇するためには、カム２２ａ，２２ｂによりピストン２３ａ，２３ｂが最下降点に達した時点から早めに電磁弁２１ａ，２１ｂをそれまでのＯＦＦ状態からＯＮ状態として閉じることで達成される。逆に、コモンレール４内の燃料の圧力を下降するためには、カム２２ａ，２２ｂによりピストン２３ａ，２３ｂが最下降点に達した時点から遅らせ電磁弁２１ａ，２１ｂをそれまでのＯＦＦ状態からＯＮ状態として閉じることで達成される。
【００１８】
〈インジェクタ制御サブルーチン：図３参照〉
図３は図２のステップＳ１０６のインジェクタ制御処理を示すフローチャートである。
【００１９】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０３で算出された指令噴射量ＱＦＩＮが読込まれる。次にステップＳ２０２に移行して、コモンレール圧力センサ５からのコモンレール４内の燃料の圧力である実コモンレール圧力ＮＰＣが読込まれる。次にステップＳ２０３に移行して、燃料噴射制御すべき気筒Ｎo.（＃１，＃２，＃３，…）が読込まれる。次にステップＳ２０４に移行して、基本噴射パルスＴQBが、ステップＳ２０１で読込まれた指令噴射量ＱＦＩＮをパラメータとしステップＳ２０２で読込まれた実コモンレール圧力ＮＰＣに対応してマップから算出される。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０３で読込まれた気筒Ｎo.に対応する気筒別補正噴射パルスＴQnが、ステップＳ２０１で読込まれた指令噴射量ＱＦＩＮをパラメータとしステップＳ２０２で読込まれた実コモンレール圧力ＮＰＣに対応して気筒Ｎo.（＃１，＃２，＃３，…）毎のマップから算出される。
【００２０】
次にステップＳ２０６に移行して、噴射パルスＴQ がステップＳ２０４で算出された基本噴射パルスＴQBとステップＳ２０５で算出された気筒別補正噴射パルスＴQnとを加算することで算出される。そして、ステップＳ２０７に移行し、インジェクタ駆動処理としてステップＳ２０６で算出された噴射パルスＴQ に基づき気筒Ｎo.（＃１，＃２，＃３，…）に対応するインジェクタ３が制御、即ち、インジェクタ３の噴射制御用電磁弁３ａがＯＮ（開状態）とされる時間、コモンレール４内の高圧燃料がインジェクタ３から内燃機関１０の対応する気筒に噴射され、本サブルーチンを終了する。
【００２１】
図４は、図２及び図３のフローチャートが実行されたときの６気筒ディーゼル機関及び８気筒ディーゼル機関における各気筒（＃１，＃２，＃３，…）毎の噴射タイミングに対応するコモンレール圧力及び高圧供給ポンプ２からの高圧燃料のポンプ圧送量の関係を示すタイムチャートである。
【００２２】
図４において、高圧供給ポンプ２を６気筒ディーゼル機関と８気筒ディーゼル機関とに共通とする。この高圧供給ポンプ２は６気筒ディーゼル機関用に設計されたものであり、そのポンプ圧送量は６気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（１２０°ＣＡ）に同期している。このため、ポンプ圧送量は８気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（９０°ＣＡ）と同期していない。
【００２３】
８気筒ディーゼル機関において、高圧供給ポンプ２によるポンプ圧送中に同期して噴射される気筒＃１，＃５とそれ以外のときに噴射される気筒＃２，＃３，＃４，＃６，＃７，＃８とでは噴射時のコモンレール圧力が異なっている。このため、そのときの運転状態に応じて気筒に要求される所定の燃料量が、各気筒に対して同じ噴射パルス幅では供給されず、結果的に、気筒毎の供給燃料量にバラツキが生じてしまうこととなる。ここで、８気筒ディーゼル機関の噴射タイミングにおける気筒Ｎo.と高圧供給ポンプ２のポンプ圧送タイミングとのズレは常に一定であることを利用し、図３のフローチャートで説明したように、気筒毎の供給燃料量のバラツキをなくす。
【００２４】
つまり、指令噴射量ＱＦＩＮと実コモンレール圧力ＮＰＣとから基本噴射パルスＴQBを算出する（図３のＳ２０４参照）。次に、気筒（＃１，＃２，＃３，…）毎に予め指令噴射量ＱＦＩＮに対する実噴射量Ｑとの差を噴射パルスに換算したマップに基づき気筒別補正噴射パルスＴQnを算出する（図３のＳ２０５参照）。そして、インジェクタ３を駆動する噴射パルスＴQ を算出し（図３のＳ２０６参照）、インジェクタ３を駆動する（図３のＳ２０７参照）。
【００２５】
このような制御により、気筒毎の供給燃料量である噴射量のバラツキをなくすことができる。即ち、噴射パルスＴQ を気筒毎に補正することで、各気筒の噴射タイミングに同期して高圧供給ポンプ２から燃料圧送しなくても噴射量を精度良く制御することが可能となる。したがって、６気筒ディーゼル機関用として設計された高圧供給ポンプ２を８気筒ディーゼル機関にも共通して使用することが可能となる。
【００２６】
このように、本実施例の内燃機関の燃料噴射制御装置は、低圧燃料を流入し圧送することで所定の圧力からなる高圧燃料を生成する高圧供給ポンプ２と、高圧供給ポンプ２から圧送された前記高圧燃料を蓄圧するコモンレール４と、コモンレール４内の前記高圧燃料の圧力を検出するコモンレール圧力センサ５と、内燃機関１０の気筒毎に配設されコモンレール４からの前記高圧燃料を電気的に噴射供給するインジェクタ３と、高圧供給ポンプ２からの圧送に同期して、またはそれ以外のときにインジェクタ３から燃料噴射するのに対し、コモンレール圧力センサ５で検出された前記高圧燃料の圧力に基づいて前記各気筒に共通した基本噴射時間に前記気筒毎の補正噴射時間を加えて算出された前記気筒毎のインジェクタ３の噴射パルスＴQ に対応する噴射時間にてインジェクタ３からの噴射量を制御するＥＣＵ１内のＣＰＵにて達成される制御手段とを具備するものであり、これを請求項１の実施例とすることができる。
【００２７】
したがって、高圧供給ポンプ２で燃料タンク側から流入する低圧燃料が圧送され所定の圧力の高圧燃料が生成されコモンレール４に蓄圧される。インジェクタ３は内燃機関１０の気筒毎に配設され、コモンレール４からの高圧燃料が電気的に噴射供給される。高圧供給ポンプ２からの圧送に同期して、またはそれ以外のときにインジェクタ３から燃料噴射するのに対し、制御手段によりコモンレール圧力センサ５で検出されたコモンレール４内の高圧燃料の圧力に基づき各気筒に共通した基本噴射時間に気筒毎の補正噴射時間を加えて気筒毎のインジェクタ３の噴射時間が算出され、インジェクタ３からの噴射量が制御される。故に、気筒数が異なる複数の内燃機関と１種類の高圧供給ポンプとの組合わせにおいて、運転状態に対応して気筒毎の噴射量のバラツキをなくすことができる。
【００２８】
また、本実施例の内燃機関の燃料噴射制御装置は、気筒毎の補正噴射時間を予め設定したマップにて算出するものであり、これを請求項２の実施例とすることができる。
【００２９】
したがって、予め気筒毎に適合にて設定されたマップが用いられることとなり、気筒毎に一括的に噴射時間を求めるものに比べてマップを記憶するＥＣＵ内のメモリ容量が小さくでき、演算時間の短縮も期待でき、好適な気筒毎の補正噴射時間を算出することができる。
【００３０】
ところで、上述の実施例では６気筒ディーゼル機関用の高圧供給ポンプ２を８気筒ディーゼル機関に使用するときについて述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、この内燃機関の燃料噴射制御装置を採用することで共通の高圧供給ポンプを使用し、互いに異なる気筒数の複数の内燃機関に対しても気筒毎の噴射量のバラツキをなくした精度の良い噴射制御が可能となる。
【００３１】
また、上記実施例の高圧供給ポンプ２は、並列型で三角形状のカム２２ａ，２２ｂを用い１回転当たりピストン２３ａ，２３ｂを３往復駆動しているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、要はコモンレール４内に蓄圧される高圧燃料を所定の圧力に効率良く昇圧できるものであればよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、高圧供給ポンプからの圧送に同期して、またはそれ以外のときにインジェクタから燃料噴射するのに対し、コモンレール圧力センサで高圧供給ポンプから圧送され蓄圧されたコモンレール内の高圧燃料の圧力が検出され、その高圧燃料の圧力に基づき制御手段では各気筒に共通した基本噴射時間に気筒毎の補正噴射時間を加えて内燃機関の気筒毎に配設されたインジェクタの噴射時間が算出され、その噴射量が制御される。これにより、コモンレールから送出される高圧燃料の圧力が内燃機関の気筒毎の噴射タイミングで異なっていてもインジェクタは運転状態に見合った所定の噴射量を噴射供給できる。即ち、１種類の高圧供給ポンプと筒数が異なる複数の内燃機関との組合わせにおける気筒毎の噴射量の精度を向上することができる。
【００３３】
請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項１の効果に加えて、気筒毎の補正噴射時間が予め気筒毎に設定したマップにて算出される。これにより、気筒毎に一括的に噴射時間を求めるものに比べてマップを記憶するＥＣＵ内のメモリ容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の一実施例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵの燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の一実施例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵのインジェクタ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は図２及び図３のフローチャートが実行されたときの６気筒ディーゼル機関及び８気筒ディーゼル機関における各気筒毎の噴射タイミングに対応するコモンレール圧力及びポンプ圧送量の関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ＥＣＵ（電子制御装置）
２高圧供給ポンプ
３インジェクタ
４コモンレール
５コモンレール圧力センサ
７クランク角センサ
１０内燃機関

Claims

低圧燃料を流入し圧送することで所定の圧力からなる高圧燃料を生成する高圧供給ポンプと、
前記高圧供給ポンプから圧送された前記高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、前記コモンレール内の前記高圧燃料の圧力を検出するコモンレール圧力センサと、
内燃機関の気筒毎に配設され前記コモンレールからの前記高圧燃料を電気的に噴射供給するインジェクタと、
前記高圧供給ポンプからの圧送に同期して、またはそれ以外のときに前記インジェクタから燃料噴射するのに対し、前記コモンレール圧力センサで検出された前記高圧燃料の圧力に基づいて前記各気筒に共通した基本噴射時間に前記気筒毎の補正噴射時間を加えて算出された前記気筒毎の前記インジェクタの噴射時間にて前記インジェクタからの噴射量を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記気筒毎の補正噴射時間は、予め気筒毎に設定したマップにて算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。